(2012•珠海二模)如图所示,带电平行金属板相距为2R,在两板间有垂直纸面向里、磁感应强度为B的圆形匀强磁场区域,与两

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  • 解题思路:(1)粒子在复合场中做直线运动,电场力与洛伦兹力平衡,根据平衡条件列式;将粒子的运动沿着水平和竖直方向正交分解,粒子水平方向一直做匀速运动,竖直方向匀加速,根据分位移公式列式求解;

    (2)粒子沿半径方向射向磁场,一定沿半径方向离开磁场,根据几何关系画出轨迹,求出半径,再根据洛伦兹力提供向心力列式求解初速度.

    (1)设粒子从左侧O1点射入的速度为v0,极板长为L

    粒子在初速度方向上做匀速直线运动

    L:(L−2R)=t0:

    t0

    2

    解得

    L=4R

    在电场中做类似平抛运动,根据牛顿第二定律,有

    a=

    qE

    m

    水平方向:L−2R=v0•

    t0

    2

    竖直方向:R=

    1

    2a(

    t0

    2)2

    在复合场中作匀速运动:q

    U

    2R=qv0B

    解得v0=

    4R

    t0 U=

    8R2B

    t0

    (2)设粒子在磁场中做圆周运动的轨道半径为r,粒子恰好从上极板左边缘飞出时速度的偏转角为α,由几何关系可知:β=π-α=45°,r+

    2r=R

    因为R=

    1

    2

    qE

    m(

    t0

    2)2,所以[qE/m=

    qv0B

    m=

    8R

    t20]

    根据向心力公式qvB=m

    v2

    r,解得 r=

    2(

    2−1)R

    t0

    所以,粒子两板左侧间飞出的条件为 0<v<

    2(

    2−1)R

    t0

    答:(1)两极板间电压U为

    8R2B

    t0;

    (2)若欲使粒子从两板左侧间飞出,射入的速度应满足条件为0<v<

    2(

    2−1)R

    t0.

    点评:

    本题考点: 带电粒子在匀强电场中的运动;带电粒子在匀强磁场中的运动.

    考点点评: 本题关键是明确粒子的运动规律,画出运动轨迹,然后根据牛顿第二定律以及运动学公式列式分析求解.

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